自动测试技术讲稿-第二章6

《自动测试技术讲稿-第二章6》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动测试技术讲稿-第二章6（97页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、,自动测试技术,西安电子科技大学 机电工程学院,测控工程与仪器系 贺华,第2章,自动测试技术,智能仪器基本系统的设计,2.1 仪器中单片机的工作模式与端口特性2.2 存贮系统的扩展设计2.3 仪用键盘系统设计2.4 数据显示系统设计,自动测试技术,第2章 智能仪器基本系统的设计,2.2 存贮系统的扩展设计,存贮系统的扩展设计就是要按仪器的功能、规模要求为单片机配接适当的片外存贮器。设计时要根据单片机的性能，对所需扩展的存贮器的容量，工作速度和负载能力等进行必要的估算，然后按实际需要选择存贮器标准器件， 再按单片机寻址空间的分配要求设计地址译码电路， 完成对扩展存贮系统的总体设计。下面我们先了解

2、一下各种单片机存贮器的组织形式，片内存贮器的结构与容量，在此基础之上再介绍存贮器的扩展设计方法。,提纲：2.2.1 各种单片机存贮系统的组织形式 2.2.2 常用存贮器集成芯片 2.2.3 单片机寻址空间的分区设计 2.2.4 51/96机扩展存贮系统设计 2.2.5 M68HC11存贮器的扩展设计,2.2.1 各种单片机存贮系统的组织形式 一、 Mcs-51 系列机的存贮系统组织形式 Mcs-51 单片机的存贮器由片内片外两部分组成，按其作用又可分为程序存贮器和数据存贮器两种。程序存贮器一般用 EPROM 来构成，用来存放可执行的程序和命令；数据存贮器一般用RAM 器件来构成，只能用于存放数

3、据。程序存贮器用 信号只读，数据存贮器用 /RD、 /WR 信号进行读写。,二、 8098 存贮系统的组织形式 Mcs-96 系列和 8098 单片机没有程序存贮器和数据存贮器之分，它们的存贮器系统是统一编址的。,采用片内数据、程序存储器，片外数据、程序存储器及I/O口统一编址的冯.诺依曼结构。16 条地址线，可寻址范围为 64K ，存贮器系统的组织形式可以用图 2-6 表示。,1、存储器空间,除0000H00FFH以及1FFEH207F为专用外空间外，其余空间可由用户自由分配。（一） 存储器空间分配（四个区域） 0000H00FFH（256 Byte） 片内：数据存储器区，由专用寄存器和寄存

4、器阵列两部分构成。 片外：程序存储器区，常被Intel公司开发系统使用，用户自然也可使用，但因范围小，使用不方便。 0100H1FFFH(8KB) 片外：数据/程序存储器区或I/O接口，通常建议安排为程序存储器区，这样可以使系统具有与片内RAM区相衔接的8K RAM空间。,2000H3FFFH(8KB) 片内：（ROM/EPROM型）：程序存储器 片外：（无ROM型）：数据/程序存储器或I/O口区，通常建议安排为程序存储器区，特别是2000H2FFFH空间，因为： （1）2000H207FH为特殊存储空。 （2）单片机复位后，总是从2080H开始执行程序。 4000H0FFFFH(46KB)

5、片外：数据/程序存储器或做I/O口区。,（二）内部RAM空间（00H0FFH）（1）、专用寄存器（00H17H，共24字节）：每一地址均有两个单元，一个供读操作，一个供写操作，且功能不同。,R0：（零存储器）读出值为零，对其写并不会改变它的值。在零存储器寻址方式（变址寻址的一种）中，做零基值用。在计算和比较操作中做零常数用。AD_RESULT：（A/D结果寄存器）存放10 bit A/D转换结果。只能按字节分两次读取。AD_COMMAND：（A/D命令寄存器）决定A/D转换器的工作方式（通道选择与启动方法）,HSI_MODE：（高速输入口方式寄存器）记录高速输入口HSI的触发方式。HSI_TI

6、ME：（高速输入口时间寄存器）记录高速输入口发生输入的时间。只能按字节读出。HSI_STATUS：（高速输入口状态寄存器）说明在HSI_TIME记录的时刻，哪些HSI引脚发生了事件，以及它们当前的状态。,HSO_TIME：（高速输出口时间寄存器）存放高速输出口产生输出的时间。只能按字写入。HSO_COMMAND：（高速输出口命令寄存器）规定相对HSO_TIME所存放的时刻将发生什么内容的事件。SBUF（RX）：（串行口接收缓冲器）存放刚从串行口接收到的数据。SBUF（TX）：（串行口发送缓冲器）存放准备从串行口送出的数据。,INT_MASK：（中断屏蔽寄存器）对八个中断类型分别允许或禁止中断。

7、INT_PENDING：（中断悬挂寄存器）对八个中断类型发出的中断请求信号分别进行登记。TIMER1：（定时器1寄存器）存放定时器1当前的时间值。只能按字读出。TIMER2：（定时器2寄存器）存放定时器2当前的时间值。只能按字读出。,WATCHDOG：（监视定时寄存器）用于监视运行中的软件是否正常。用特殊的命令字启动，运行软件必须在64K状态周期内进行一次复位，若软件故障未及时使其复位，则产生自动的复位信号，以便重新初始化，脱离故障状态。BAUD_RATE：（波特率寄存器）规定数据串行通信所用的波频率。,IOPORT0：存放P0口各引脚的电平状态，P0为输出口。IOPORT1：存放P1口输入/

8、输出的数据，仅68脚芯片有此口。IOPORT2：存放P2口输入/输出的数据。SP_STAT：（串行口状态寄存器）反映串行接口当前的工作状态。SP_CON： （串行口控制寄存器）设置串行接口的工作方式。,IOS0：（I/O状态寄存器0 ）记载HSO部件的当前状态，可供查询。IOC0：（I/O控制寄存器0）控制HSI引脚的替换功能，并对定时器2的复位源和时钟源作出选择。IOS1：（I/O状态寄存器1）存放软件定时器，定时器1和2以及高速输入口的状态信息。可供查询。IOC1：（I/O控制寄存器1）控制P2口引脚的复用功能及定时器和HSI的中断等。PWM_CONTROL：（脉冲调制控制寄存器）设置PW

9、M波的脉冲宽度。,几点说明：标有“保留”字样的地址空间，不应对其做相应的操作，以免出现不希望的结果。如对地址0BH、0CH、0DH进行写操作，会破坏TIME1、TIME2的内容。 按字操作的寄存器地址取其低字节（偶数）地址。高字节地址为对应偶数单元加1。 HSI_TIME 、HSO_TIME、TIMER1、TIMER2只能按字操作。其他SFR只能按字节操作。 乘法和除法指令中的源操作数和目的操作数不能是可写的SFR。 对于变址或间接寻址指令，所有SFR都不能作变址或间接寻址寄存器使用。,(2)、寄存器阵列：（18H0FFH，共232字节）18H19H：用做堆栈指针，若系统不设堆栈，则可按通用寄

10、存器使用。1AH0EFH：通用寄存器，可按字节、字、双字存取。0F0H0FFH：可掉电保护的通用寄存器区。若希望在断电期间保持这些单元的内容有效，只需在VPD的引脚加上50.5V的备用电压。不过应注意，正常运行时，VPD就应和Vcc同时供电。,寄存器阵列中的232个寄存器，每个都可以做为累加器使用。,几点说明：寄存器阵列中的232个寄存器，每个都可以做为累加器使用。堆栈是向下（向低地址方向）生成的，SP指向实项。PUSH先减后进，POP先出后加。相邻两单元可构成一个字，且低字节必须是偶数。字的地址用低字节地址表示。相邻四单元可以构成双字。且低字节地址必须是4的倍数（指十进制）。双字的地址用低字

11、节地址表示。,内部RAM空间（00H0FFH）,(三) 特殊的存储器空间（1FFEH207FH）1FFEH1FFFH：这两个单元分别被定义为P3和P4口的寄存器，当单片机外接存储器时，P3和P4口被用做地址/数据总线AP0AP15，不能再做I/O口用。此时可利用该两单元的地址作为按存储器配置的P3口和P4口的映射地址。进行P3和P4口的重构。若不拟进行P3和P4口的重构，则此两单元也和其他一般存储器单元一样使用。2000H2011H：该18个单元构成九个中断矢量，用于存放中断服务程序入口地址。规则为：偶地址存放入口地址的低字节，奇地址（偶地址+1）存放入口地址的高字节。其中第九个中断矢量为开发

12、系统专用，用户不能使用。,2018H： 芯片配置字节（CCB）当系统复位且只有当系统复位时，其内容被装载到芯片配置寄存器（CCR）中，用以系统的配置。201AH201BH：自身跳转指令代码（27FEH），主要是提供给EPROM型芯片编程用。2020H202FH：该16字节的128位密码，是配合ROM加密用的。2000H207FH：空间范围内所有未提及的地址单元均为Intel公司开发所用的保留单元。除2019H单元写入20H，201CH单元写入201CH？外，其余保留单元均写入0FFH以保证和今后的新产品的兼容性。,系统的配置,芯片配置寄存器CCR用来存放有关对总线运行方式的配置信息。它是一个特

13、殊的专门寄存器，不属于内部RAM中的专用寄存器。在系统工作过程中，无法对其进行访问和改写其内容。 在存储空间中，有一个特殊的单元，称为芯片配置字节（CCB），地址为2018H。在进行用户存储空间分配时，该单元应属于程序存储器区，对系统的配置信息事先编程于其中，当系统复位时CCB的内容被自动写入CCR，且所写内容直至下次复位前不可改变。系统每个总线周期都读一次CCR。 每次复位后，CCR的内容可来自以下三个地方的其中之一： 1EA=0，来自片外程序存储器的2018H单元。 2EA=1，来自片内程序存储器的2018H单元。 3EA接至12.5V，即在编程时，来自称之为PCCB（编程芯片配置字节）的

14、单独非存储器映像单元。,8096H CCR各数据位定义如下：D0：保留位（为与将来器件兼容，应设置为1）D1：数据总线宽度选择，置1选16位，置0选8位。D2：写选通方式选择，置1选WR和BHE，置0选WRH和WRL 。D3：地址有效选通信号选择，置1选ALE，置0选ADV。D4（IRC0） 和D5（IRC1）：内部就绪控制方式。D6（SEC0）和D7（SEC1）：程序加密方式。,8098的CCR各数据位定义情况如下：D0：保留位（为了与将来的器件相兼容，应设置为1）D1：数据总线宽度选择，只可置0选8位。D2：写选通方式，置1选标准写方式，置0选窄写方式。D3：地址有效选通信号选择，置1选A

15、LE，置0选ADV 。D4（IRC0） 和D5（IRC1）：内部就绪控制方式。D6（SEC0）和D7（SEC1）：程序加密方式。,表1.3内部就绪控制,表1.4程序保护方式,因此，在进行仪器系统设计时，一定要事前对 2018H 各位进行方式设定。例如要求 8098 仪器系统的总线设为 8 位宽，采用标准总线控制方式，就绪控制设置插入一个等待状态，则 CCR 的控制字应为 8DH 。,系统的复位,所谓复位，就是要让单片机在正式工作前进入一种特定的状态，以此为起点，随后的工作情况才能是正常和可靠的。复位信号在电源电压Vcc和振荡器均处于稳定状态的情况下，使RESET引脚拉低至少两个状态周期以上。随

16、后在将其拉高。单片机便会进入持续时间为10个状态周期的复位过程。在该过程中完成以下工作： （1）使片内一些寄存器初始化，PSW清零。 （2）把2018H单元（芯片配置字节CCB）的内容装载到芯片配置寄存器CCR中。 （3）程序计数器PC被赋值为2080H。 随后单片机开始从2080H单元执行程序，进入正常工作状态。,2.2.2 常用存贮器集成芯片 由于各种单片机片内存贮器的容量总是有限的，特别是片内无EPROM芯片，因此仪器设计中经常要求进行存贮器的扩展设计。这样， 扩展存贮系统也就成为绝大多数智能仪器基本系统的重要组成部分。被用作扩展存贮器的存贮器件有两类：一类是只读存贮器， 用来存放仪器的

17、功能程序和监控程序及些必要的数据表，能长期保存掉电不丢失 , 容量较大；另一类是随机存贮器，只用来存放一些临时的测量数据或中间结果，不要求长久保存，一般容量较小。,EPROM EPROM（Erasable Programmable ROM，可擦除可编程ROM）芯片可重复擦除和写入，解决了PROM芯片只能写入一次的弊端。EPROM芯片有一个很明显的特征，在其正面的陶瓷封装上，开有一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其内部的集成电路，紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据，完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。EPROM内资料的写入要用专用的编程器，并且往芯片中写内容时必须要加一定的编程电压（VPP=1224V，随不同的芯片型号而定）。,